2018高中物理第七章機械能守恒定律7.15天體運動中的能量問題難點突破練習新人教版必修220180820260

1、天體運動中的能量問題難點突破（答題時間：30分鐘）1. 如圖所示，美國空軍x37b無人航天飛機于2010年4月首飛，在x37b由較低軌道飛到較高軌道的過程中（）a. x37b中燃料的化學能轉(zhuǎn)化為x37b的機械能b. x37b的機械能要減少c. 自然界中的總能量要變大d. 如果x37b在較高軌道繞地球做圓周運動，則在此軌道上其機械能不變2.“天宮一號”目標飛行器相繼與“神舟八號”和“神舟九號”飛船成功交會對接，標志著我國太空飛行進入了新的時代。“天宮一號”在運行過程中，由于大氣阻力影響，軌道高度會不斷衰減。假定在軌道高度緩慢降低的過程中不對“天宮一號”進行軌道維持，則在大氣阻力的影響下，軌道高度

2、緩慢降低的過程中（）a. “天宮一號”的運行速率會緩慢減小b. “天宮一號”的運行速度始終大于第一宇宙速度c. “天宮一號”的機械能不斷減小d. “天宮一號”的運行周期會緩慢增大3. 2012年5月6日，天空出現(xiàn)“超級大月亮”，月亮的亮度和視覺直徑都大于平常，如圖所示。究其原因，月球的繞地運動軌道實際上是一個偏心率很小的橢圓，當天月球剛好運動到近地點。結(jié)合所學知識判斷下列與月球橢圓軌道運動模型有關(guān)的說法中正確的是（）a. 月球公轉(zhuǎn)周期小于地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期b. 月球在遠地點的線速度小于地球第一宇宙速度c. 月球在遠地點的加速度小于在近地點的加速度d. 月球在遠地點的機械能小于在近地點的機械

3、能4. 2013年12月2日凌晨，我國發(fā)射了“嫦娥三號”登月探測器。“嫦娥三號”由地月轉(zhuǎn)移軌道到環(huán)月軌道飛行的示意圖如圖所示，p點為變軌點，則“嫦娥三號”（）a. 經(jīng)過p點的速率，軌道1的一定大于軌道2的b. 經(jīng)過p點的加速度，軌道1的一定大于軌道2的c. 運行周期，軌道1的一定大于軌道2的d. 具有的機械能，軌道1的一定大于軌道2的5. 如果把水星和金星繞太陽的軌道視為圓周，如圖所示，從水星與金星在一條直線上開始計時，若測得在相同時間內(nèi)水星、金星轉(zhuǎn)過的角度分別為1、2（均為銳角），則由此條件可求得水星和金星（）a. 質(zhì)量之比b. 繞太陽的動能之比c. 到太陽的距離之比d. 受到的太陽引力之比

4、6. 由于某種原因，人造地球衛(wèi)星的軌道半徑減小了，那么（）a. 衛(wèi)星受到的萬有引力增大、線速度減小b. 衛(wèi)星的向心加速度增大、周期減小c. 衛(wèi)星的動能、重力勢能和機械能都減小d. 衛(wèi)星的動能增大，重力勢能減小，機械能減小7. 2014年3月8日馬來西亞航空公司從吉隆坡飛往北京的航班mh370失聯(lián)，mh370失聯(lián)后多個國家積極投入搜救行動，在搜救過程中衛(wèi)星發(fā)揮了巨大的作用。其中我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和美國的gps導(dǎo)航系統(tǒng)均參與搜救工作。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)包含5顆地球同步衛(wèi)星，而gps導(dǎo)航系統(tǒng)由運行周期為12小時的圓軌道衛(wèi)星群組成，則下列說法正確的是（）a. 發(fā)射人造地球衛(wèi)星時，發(fā)射速度只要大于7.9 km

5、/s就可以b. 衛(wèi)星向地面上同一物體拍照時，gps衛(wèi)星拍攝視角小于北斗同步衛(wèi)星拍攝視角c. 北斗同步衛(wèi)星的機械能一定大于gps衛(wèi)星的機械能d. 北斗同步衛(wèi)星的線速度與gps衛(wèi)星的線速度之比為8. 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)又被稱為“雙星定位系統(tǒng)”，具有導(dǎo)航、定位等功能?！氨倍贰毕到y(tǒng)中兩顆工作衛(wèi)星1和2均繞地心o做勻速圓周運動，軌道半徑均為r，某時刻兩顆工作衛(wèi)星分別位于軌道上的a、b位置，如圖所示。若衛(wèi)星均順時針運行，地球表面處的重力加速度為g，地球半徑為r，不計衛(wèi)星間的相互作用力。以下判斷中正確的是（）a. 這兩顆衛(wèi)星的向心加速度大小相等，均為b. 衛(wèi)星1由位置a運動至位置b所需的時間為c. 如果使衛(wèi)星1加

6、速，它就一定能追上衛(wèi)星2d. 衛(wèi)星1由位置a運動到位置b的過程中，萬有引力做正功9. 假設(shè)將來人類登上了火星，考察完畢后，乘坐一艘宇宙飛船從火星返回地球時，經(jīng)歷了如圖所示的變軌過程，則有關(guān)這艘飛船的下列說法正確的是 （）a. 飛船在軌道上運動時的機械能大于飛船在軌道上運動時的機械能b. 飛船在軌道上運動時，經(jīng)過p點時的速度大于經(jīng)過q點時的速度c. 飛船在軌道上運動到p點時的加速度等于飛船在軌道上運動到p點時的加速度d. 飛船繞火星在軌道上運動的周期跟飛船返回地球的過程中繞地球以軌道同樣的軌道半徑運動的周期相同10. 據(jù)報道，“嫦娥三號”于2013年12月2日發(fā)射成功?！版隙鹑枴苯咏虑虮砻娴?/p>

7、過程可簡化為三個階段：距離月球表面15 km時打開反推發(fā)動機減速，下降到距月球表面h100 m高度時懸停，尋找合適落月點；找到落月點后繼續(xù)下降，距月球表面h4m時速度再次減為0；此后，關(guān)閉所有發(fā)動機，使它做自由落體運動落到月球表面。已知“嫦娥三號”質(zhì)量為140 kg，月球表面重力加速度g約為1.6 m/s2，月球半徑為r，引力常量為g。求：（1）月球的質(zhì)量（用題給字母表示）；（2）“嫦娥三號”懸停在離月球表面100 m處時發(fā)動機對“嫦娥三號”的作用力；（3）“嫦娥三號”從懸停在100 m處到落至月球表面，發(fā)動機對“嫦娥三號”做的功。1. ad 解析：在x37b由較低軌道飛到較高軌道的過程中，必

8、須啟動助推器，對x37b做正功，x37b的機械能增大，a對，b錯。根據(jù)能量守恒定律，可知c錯。x37b在確定軌道上繞地球做圓周運動，其動能和重力勢能都不會發(fā)生變化，所以機械能不變，d對。2. c 解析：“天宮一號”由于阻力影響，機械能不斷減小，偏離軌道做向心運動，半徑減小，運行速度增大但小于第一宇宙速度，周期減小，所以a、b、d錯誤，c正確。3. bc 解析：月球公轉(zhuǎn)周期（約27天）大于地球同步衛(wèi)星的公轉(zhuǎn)周期（1天），a錯誤。月球的公轉(zhuǎn)軌道半長軸大于地球半徑，故線速度小于地球第一宇宙速度，b正確。月球在遠地點受到的萬有引力小于在近地點受到的萬有引力，故遠地點的加速度小于近地點的加速度，c正確。

9、月球從近地點運行到遠地點的過程中，僅有萬有引力對它做功，故機械能大小不變，d錯誤。4. acd 解析：衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過p點時減速，使其受到的萬有引力大于需要的向心力，而做向心運動才能進入軌道2，故經(jīng)過p點的速率，軌道1的一定大于軌道2的，故a正確；根據(jù)萬有引力提供向心力gma，得a，由此可知，到月球的距離r相同，a相等，故經(jīng)過p點的加速度，軌道1的一定等于軌道2的，故b錯誤；根據(jù)開普勒第三定律k可知，r越大，t越大，故軌道1的周期一定大于軌道2的周期，故c正確；因為衛(wèi)星在軌道1上經(jīng)過p點時減速，做向心運動才能進入軌道2，即外力對衛(wèi)星做負功，機械能減小，故軌道1的機械能一定大于軌道2的機械能，

10、故d正確。5. c 解析：把水星和金星作為環(huán)繞體，無法求出質(zhì)量之比，故a錯誤；由于不知道水星和金星的質(zhì)量關(guān)系，故不能計算它們繞太陽運動的動能之比，故b錯誤；相同時間內(nèi)水星轉(zhuǎn)過的角度為1，金星轉(zhuǎn)過的角度為2，可知道它們的角速度之比，根據(jù)萬有引力提供向心力：mr2，解得r，知道了角速度之比，就可求出軌道半徑之比，即到太陽的距離之比，故c正確；由于不知道水星和金星的質(zhì)量關(guān)系，故不能計算它們受到的太陽引力之比，故d錯誤。6. bd 解析：衛(wèi)星繞地球做圓周運動，萬有引力提供圓周運動向心力。由mma，知萬有引力與距離的二次方成反比，半徑減小則萬有引力增大，由線速度v，知半徑減小，線速度增大，選項a錯誤；由

11、ag，知r減小，a增大，由t知，r減小，t減小，選項b正確；由衛(wèi)星運行的線速度v，知半徑減小，線速度v增大，故動能增大，衛(wèi)星軌道高度降低則其重力勢能減小，在軌道減小的過程中由于阻力的存在，衛(wèi)星要克服阻力做功，機械能減小，選項c錯誤，選項d正確。7. d 解析：7.9 km/s是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度，不同的衛(wèi)星發(fā)射速度不同，故a錯誤；北斗導(dǎo)航系統(tǒng)包含5顆地球同步衛(wèi)星，而gps導(dǎo)航系統(tǒng)由運行周期為12小時的圓軌道衛(wèi)星群組成，所以衛(wèi)星向地面上同一物體拍照時gps衛(wèi)星拍攝視角大于北斗同步衛(wèi)星拍攝視角，故b錯誤；由于衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系不清楚，所以無法比較機械能的大小關(guān)系，故c錯誤；gps由運行周期為12小時的

12、衛(wèi)星群組成，同步衛(wèi)星的運行周期是24小時，所以北斗導(dǎo)航系統(tǒng)中的同步衛(wèi)星和gps導(dǎo)航衛(wèi)星的運行周期之比為t1t221。根據(jù)萬有引力提供向心力得r，所以北斗同步衛(wèi)星的軌道半徑與gps衛(wèi)星的軌道半徑之比是1，根據(jù)v得北斗同步衛(wèi)星的線速度與gps衛(wèi)星的線速度之比為，故d正確。 8. a 解析：a. 根據(jù)=ma，gm=gr2，聯(lián)立解得a=。軌道半徑相等，則向心加速度大小相等，故a正確。b. 根據(jù)=，gm=gr2，聯(lián)立解得，則衛(wèi)星從位置a運動到位置b的時間t=。故b錯誤。c. 如果衛(wèi)星1加速，萬有引力不夠提供向心力，做離心運動，離開原軌道，不會追上衛(wèi)星2。故c錯誤。d. 衛(wèi)星從位置a運動到位置b，由于萬有引力方向與速度方向垂直，萬有引力不做功。故d錯誤。故選a。9. bc 解析：飛船在軌道上運動至p點時必須點火加速才能進入軌道，因此飛船在軌道上運動時的機械能小于在軌道上運動時的機械能，a錯誤；由行星運動規(guī)律可知b正確；由公式ag可知，飛船在軌道上運動到p點時的加速度等于飛船在軌道上運動到p點時的加速度，c正確；由公式t2可知，因地球質(zhì)量和火星質(zhì)量不同，所以